Semi-perméabilité

Semi-perméabilité fait référence à une biomembrane qui est sélectivement perméable à certaines substances et ne peut pas être transmise par d'autres substances. La semi-perméabilité est à la base de l'osmose et caractérise les cellules de tous les êtres vivants. Les perturbations de la semi-perméabilité ont des conséquences dévastatrices sur l'équilibre électrolytique et hydrique dans les compartiments cellulaires.

Quelle est la semi-perméabilité?

La semi-perméabilité signifie littéralement "semi-perméabilité". Le terme désigne une propriété des interfaces physiques ou substantielles. Les surfaces semi-perméables permettent à certaines particules de passer tout en empêchant d'autres de passer.

En technologie médicale et en biologie, la semi-perméabilité joue un rôle notamment dans le contexte des membranes. Les membranes semi-perméables ont une perméabilité sélective et permettent à certaines particules de traverser la membrane dans une certaine direction. Les membranes correspondantes représentent un système de séparation qui permet à certaines substances de passer de l'autre côté de la membrane sans systèmes de transport spécifiques.

Les membranes entourent les cellules dans lesquelles un milieu spécifique doit être maintenu pour des raisons de survie. Sans la semi-perméabilité des membranes, le maintien de l'environnement cellulaire spécifique serait inconcevable. En biologie, la semi-perméabilité est également à la base de processus tels que l'osmose, l'osmorégulation et la turgescence.

Fonction et tâche

Le terme transport membranaire résume toutes les pénétrations de matière à travers la biomembrane. Le transport membranaire se caractérise par deux mécanismes fondamentalement différents: en plus de la libre perméation au sens de diffusion, il existe également un transport spécifique.

La membrane est constituée d'une bicouche lipidique, qui en elle-même représente une barrière entre les compartiments aqueux de la cellule. Les espaces extraplasmique et cytoplasmique sont séparés l'un de l'autre de cette manière. Différents milieux peuvent prévaloir dans les compartiments. Dans certains systèmes biologiques, une membrane cellulaire est perméable aux molécules plus petites grâce à sa fluidité. Cette perméabilité existe dans le système biologique, par exemple pour l'eau, qui se déplace le long de la membrane selon le gradient de concentration existant dans le sens de la concentration la plus élevée.

Ce principe est un élément de base de nombreux organismes et donc également une base de l'organisme humain. Les membranes semi-perméables sont principalement perméables aux solvants. Les substances dissoutes sont souvent retenues par la membrane afin de pouvoir maintenir l'environnement cellulaire derrière la couche de séparation. Cela signifie que les membranes semi-perméables permettent aux molécules jusqu'à une certaine masse ou taille molaire de passer, tandis que celles qui dépassent la masse ou la taille molaire donnée ne peuvent pas passer à travers.

La science considère maintenant que les irrégularités temporaires dans les bicouches lipidiques des membranes sont la principale cause de semi-perméabilité. En tant que base de l'osmose, la semi-perméabilité est une composante importante de tous les organismes vivants. Le terme osmose décrit l'écoulement dirigé de particules moléculaires à travers des membranes sélectivement perméables ou semi-perméables. Afin d'atteindre un équilibre hydrique régulé, les cellules de tous les êtres vivants dépendent de l'osmose et donc de la semi-perméabilité.

La semi-perméabilité est également cruciale pour l'osmorégulation. Cela signifie la capacité de réguler les concentrations de substances osmotiquement actives dans le métabolisme. Cette capacité permet d'éviter le stress osmotique et aide également les êtres vivants à tirer parti de leur potentiel osmotique.

De plus, la semi-perméabilité constitue la base de la pression de turgescence des plantes. Cette pression correspond à une pression hydrostatique dans les cellules, ce qui permet des processus physiologiques tels que l'échange de gaz ou différents processus de transport.

Maladies et affections

Les réponses inflammatoires systémiques telles que la septicémie peuvent affecter la perméabilité. Dans ce contexte, la substance médiatrice histamine est libérée. Après la libération, la perméabilité des vaisseaux augmente, entre autres.

Il existe de nombreuses autres réponses inflammatoires qui affectent la perméabilité membranaire de différents tissus. L'un d'eux est la pancréatite, dans laquelle la semi-perméabilité du système des canaux pancréatiques est affectée par des troubles. La perméabilité membranaire des cellules diminue dans ce cas. Ce phénomène peut être reconnu, par exemple, par la pénétration de produits de contraste aux rayons X lors de l'imagerie diagnostique.

D'autres troubles de la perméabilité membranaire surviennent dans le contexte de maladies cardiovasculaires. Dans la plupart des cas, tous les troubles de la perméabilité membranaire entraînent un déséquilibre de l'équilibre électrolytique.

Outre les contextes décrits, les troubles de la perméabilité membranaire peuvent également avoir une base héréditaire. Une mutation héréditaire des protéines membranaires peut, par exemple, modifier de manière significative la perméabilité d'une membrane cellulaire, par exemple dans des maladies telles que Myotonia congenita Thomsen.

Dans cette maladie, les canaux chlorure dans les muscles qui ont été modifiés par des mutations génétiques altèrent le passage membranaire des ions chlorure. Sans le passage de ces ions, les muscles ne peuvent pas travailler à leur plein potentiel.

Au final, tous les troubles de la perméabilité membranaire montrent des effets significatifs sur l'ensemble de l'organisme. Si, par exemple, une membrane semi-perméable n'est soudainement plus perméable aux solvants, l'équilibre hydrique dans les compartiments de la cellule est déséquilibré. Si une membrane semi-perméable est à nouveau trop perméable, le milieu spécifique des compartiments cellulaires change également dans ce cas. Dans les deux cas, la cellule affectée peut être condamnée à mourir car l'environnement de travail prévu de ses compartiments est déséquilibré.

Les maladies auto-immunes peuvent également altérer la perméabilité des membranes. Le syndrome des antiphospholipides, par exemple, est dirigé spécifiquement contre la biomembrane et modifie leur perméabilité physiologique.

Chez les plantes, certaines perturbations de la perméabilité membranaire ou de la semi-perméabilité des membranes associées aux organismes parasites sont également observées. Certains parasites excrètent des toxines de flétrissement au sens des marasmins. Ces substances provoquent des perturbations de semi-perméabilité afin de provoquer une augmentation de la perméabilité dans le plasma de la cellule hôte et ainsi obtenir un accès sans entrave.